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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Rauschfreie Spannungsversorgung


Autor: Beni (Gast)
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Hallo,

ich entwickle gerade einen Verstärker für sehr kleine Eingangssignale 
und möchte diese möglichst rauschfrei verstärken.
Die Schaltung benötigt eine symmetrische Versorgung von +/- 12 V, zur 
Verfügung stehen mir geregelte +/- 15 V. Die Verstärker benötigt etwa 
5mA Strom.

Um eine möglichst saubere Versorgungsspannung zu erhalten habe ich mir 
folgenden Aufbau überlegt:

15 V -> Kondensator -> Spule -> Kondensator -> Linearregler -> 
Kondensator -> Spule -> Kondensator

Das Ganze natürlich zwei mal jeweils für die + und - Schiene.
Für die Masse ist keine Filterung vorgesehen. Ist das schlecht?
Ist dieser Aufbau so sinnvoll oder ist eine andere Beschaltung besser 
geeignet?

Wenn jemand gute Literatur oder pdf zu dieser Thematik kennt, gibt mir 
bitte Bescheid. Ich habe bis jetzt nur wenig brauchbares gefunden.

Danke für die Hilfe!

Autor: mhh (Gast)
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I.A. wird Dein Verstärkungsbauteildingsbums mehr zum Rauschen beitragen 
als die Versorgungsspannung. Ansonsten solltest Du keine Spannungsregler 
verwenden, sondern Spannungssteller.  :)

Autor: Koch (Gast)
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Einfach zwei Festspannungsregler 7812 u. 7912

+ 12V
u -12V

müssten normal reichen

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Schreib mal, was das genau für eine Schaltung ist. In der Regel reicht 
ein ausreichend dimensioniertes RC-Glied (z.B. 100R + 100µF//100nF) 
hinter einem rauscharmen Spannungsregler wie dem LM7812/7912.

Wenn du eine Spule verwendest, solltest du immer ein ausreichend großes 
R in Serie schalten, um die Resonanz des LC-Glieds zu bedämpfen. 
Allgemein sollte R >= SQRT(2 x L / C) sein.

Ein 15V-Vorregler für den 12V-Regler kann sinnvoll sein, wenn du 
besonders niedrigen 100Hz-Gleichrichterbrumm haben möchtest, ist oft 
aber nicht notwendig.

Kai Klaas

Autor: Beni (Gast)
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Es handelt sich bei der Schaltung nur um einen Instrumentenverstärker 
aus 3 Stück LT1028 OpAmps.

Mit der oben beschriebenen Filteranordung habe ich gute Erfahrungen 
gemacht, aber wahrscheinlich gibt es noch besseres.
Ich werde statt den Spulen nach dem Regler also Widerstände verwenden.
Als Kondensatoren wollte ich Tantalelkos nehmen, da ein niedriger ESR in 
dieser Schaltung eher noch Nachteile mit sich bringen würde 
(LC-Schwingkreis).

Die ganze Schaltung soll in ein Weißblechgehäuse eingebaut werden. Soll 
ich dieses einfach mit Masse verbinden, oder besser über einen C mit 
Masse koppeln?
Soll ich die Masse der eingehenden Versorgungsspannung auch noch in 
irgendeiner Form filtern?

Autor: oszi40 (Gast)
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Ausgesuchte Bauteile können nützlich sein.
http://www.elektronikinfo.de/strom/op_rauschen.htm

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

es gibt auch Spannungsregler mit niedrigerem Rauschen als 7812/7912.
z.B. LT1761/LT1762/LT1763 (positiv) und LT1964 (negativ).
Noch besser sind nur Referenzspannungsquellen (buried Zener). Wobei 
jedoch noch ein rauscharmer Verstärker für die 12V nachgeschaltet werden 
müßte.

Nach dem (niederohmigen) Spannungsregler würde ich keine Drossel mehr 
einsetzten die die Quellimpedanz wieder hochohmig macht.
Anstelle des Kondensators würde ich eine Kondensatorgruppe setzen. Z.B. 
10uF Elko parallel zu 100nF Folienkondensator (kein Piezoeffekt).

Störungen kommen auch über die Masseleitung ins System. Eine Filterung 
der Masseleitung mittels Drossel ist jedoch nur möglich wenn eine 
galvanisch getrennte Versorgung für den Verstärker vorliegt. (Den 
Signalweg sollte man nicht verdrosseln).

Welche Frequenzen sollen denn gefiltert werden? Normale UKW-Drosseln 
(8-10uH) haben erst um die 100MHz eine Impedanz von 100-1000 Ohm. Bei 
niedrigen Frequenzen sind Widerstände die bessere Wahl.

Gruß Anja

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Was für ein Signal? Welcher Frequenzbereich? Welche Verstärkung?

Kai Klaas

Autor: Beni (Gast)
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Schonmal vielen Dank für eure Hilfe!

Ich habe bewusst nichts über das Eingangssignal geschrieben, nicht weil 
ich euch Informationen verheimlichen möchte, sondern da es nur vom Thema 
ablenken würde.
Die Signalstärke liegt relativ nahe an der theoretischen Messgrenze, 
weswegen ich schon bei der Spannungsversorgung einigen Aufwand betreiben 
möchte.

Ich will verhindern, dass über die Versorgung schon Störungen an die 
OpAmps gelangen. Zu diesen Störungen zählt alles, was sich eine Leitung 
in der Luft eben so einfangen kann: HF-Störungen, Netzbrumm usw.

Autor: Anja (Gast)
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Beni schrieb:
> Zu diesen Störungen zählt alles, was sich eine Leitung
> in der Luft eben so einfangen kann: HF-Störungen, Netzbrumm usw.

Das beste ist dann wohl auf die Leitung ganz zu verzichten und die 
9V-Blocks gleich mit ins Gehäuse einbauen.

Gruß Anja

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Ich will verhindern, dass über die Versorgung schon Störungen an die
>OpAmps gelangen. Zu diesen Störungen zählt alles, was sich eine Leitung
>in der Luft eben so einfangen kann: HF-Störungen, Netzbrumm usw.

Also, da mußt du schon nach Größe und Herkunft unterscheiden. Es ist ein 
erheblicher Unterschied, ob du Gleichrichterbrumm oder breitbandiges 
Rauschen unterdrücken willst, also ob du den Ferrari oder den Unimog aus 
der Garage holst.

Da du dich aber hartnäckig weigerst, uns mitzuteilen, was du genau vor 
hast, kann ich dir keine weiteren Tipps geben...

Kleiner Trick zum Ende: Versorgungsspannung selbst als AC-Signal 
interpretieren, über einen geeigneten Hochpaß auf den Eingang einer 
OPamp-Schaltung geben und um den Faktor 100, oder ähnlich, verstärken. 
Jetzt kannst du den Erfolg deiner Filtermaßnahmen direkt am Oszilloskop 
begutachten. Auf diese Weise läßt sich das Rauschen des Spannungsreglers 
analysieren, läßt sich herausfinden, wie sehr der Gleichrichterbrumm 
durchschlägt oder ob AC-modulierte Einstrahlungen ihr Unwessen treiben.

Kai Klaas

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Spannungsregler ala 78XX und 79XX rauschen ziemlich stark.

In den UKW Berichten wurde mal eine Spannungsstabilisierung für die 
Abstimmspannung eines Spektrumanalysers beschrieben.

Im wesentlichen ist es ein rauscharmer bipolarer Transistor als 
Längsregler.

Die Basis wird über einen Tiefpass an eine Z-Diode oder 
Referenzspannungsquelle angeschlossen. Der Widerstand zur Basis beträgt 
einige Kiloohm. Ein Tantalelco ca 47uF mit einen Folienkondensator 1uF 
und eventuell einen Keramik Kondensator 1nF ( für die hohen Frequenzen )
schließt das Rauschen der Zenerdiode kurz. Wenn die Basisspannung nicht 
stabilisiert sein muss kann man ganz auf die Zenerdiode verzichten und 
schließt den Basiswiderstand direkt an den Kollektor an.
Das ist eine Schaltungstechnik wie sie mehr oder weniger abgewandelt 
auch in professionelle Spektrumanalyzer als Referenzspannung für den 
Abstimmstrom angewendet wird.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Beni schrieb:
> Wenn jemand gute Literatur oder pdf zu dieser Thematik kennt, gibt mir
>
> bitte Bescheid. Ich habe bis jetzt nur wenig brauchbares gefunden.


Gogle nach "jung super regulator" und Du findest jede Menge Schaltpläne 
die state of the art sind zum Thema "saubere Versorgungsspannung".

Oder Du baust das Monsterteil unter www.amplifier.cd nach ,


http://www.amplifier.cd/Technische_Berichte/Rausch...


Viel Erfolg,

Autor: Frank (Gast)
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es wäre vielelicht doch interessant was Du messen willst. Vielleicht ist 
ja ein anderer Ansatz als die direkte Verstärkung des zu messenden 
Signmals (incl. Rauschen) besser. Falls Du das zu messende Signal 
modulieren kannst, wäre Dir vielleicht mit dem Konzept des Lock-In 
Verstärkers besser geholfen. Verwende ich z.B. zum Messen von sehr 
kleinen Widerständen, um eine sehr gute Trennung vom Rauschen zu 
erreichen.

Gruss
Frank

Autor: Beni (Gast)
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Gut, wenns hilft:
Das Eingangssignal hat etwa eine Frequenz von 1kHz und ist einige 
Nanovolt groß. Der Verstärker hat eine feste Verstärkung von 1000 und 
dient als Vorverstärker für einen Lock-In Amplifier. Die Bandbreite des 
Lock-In ist unter einem Hz.

Der ganze Aufbau ist also vor allem empfindlich auf Störungen mit 
niedriger Frequenz.
Um Störungen von der Versorgung ausschließen zu können, soll die 
Versorgung möglichst gut gefiltert werden.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Princeton Applied Research (PAR) hatte da einige nette Vorverstärker.

Kann man inzwischen als komplette Box für kleinws Geld auf dem 
Gebrauchtmarkt bekommen.
Ebenso haben die Hersteller von Lock-IN Amps derratige VV im Programm.

Solltest Du ggfs. für einen Testaufbau mal nach schauen. Bevor Du von 
"0" alles entwickelst.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Das Eingangssignal hat etwa eine Frequenz von 1kHz und ist einige
>Nanovolt groß. Der Verstärker hat eine feste Verstärkung von 1000 und
>dient als Vorverstärker für einen Lock-In Amplifier. Die Bandbreite des
>Lock-In ist unter einem Hz.

Ist kein Problem. Selbst ein LM317 ohne Bypass-Kondensator, der als 
besonders stark rauschend gilt, erzeugt weniger als 1mVeff im 
Frequenzbereich 10...10kHz. Das sind rund 10µVeff/SQRT(Hz). Da der 
LT1028 eine Betriebsspannungsunterdrückung von 90dB also rund 30000 bei 
1kHz aufweist, sind das rund 300pV/SQRT(Hz) Rauschen, auf den Eingang 
des OPamp bezogen. Mit einem RC Glied aus 100R und 100µ erhälst du eine 
zusätzliche Dämpfung von Faktor 50, also hast du dann rund 
6pVeff/SQRT(Hz). Das sollte genügen...

Die Unterdrückung der Harmonischen von 1kHz des Gleichrichterbrummens 
ist da schon kritischer. Wenn du bei 1kHz vor dem ersten 
Spannnungsregler sagen wir mal 10mVeff Brumm hast und diese zu 60dB 
unterdrückt werden, hast du am Ausgang rund 10µVeff. Am Ausgang des 
zweiten Spannungsregler sind das aber immer noch 10nVeff. Mit dem RC 
Glied sind das dann rund 200pVeff. Das verbessert man in der Regel 
damit, daß man die Lock-In Frequenz nicht gerade auf 1kHz legt, sondern 
zwischen die Harmonischen.

Bei der Wahl des Festspannungsregler solltest du also auf möglichst gute 
Ripple-Rejection schauen, das Rauschen ist eher nicht das Problem.

Die Versorgungsspannung muß übrigens auch HF-frei sein, da es sonst du 
Demodulationen kommen kann, die dann in den Nutzsignalfrequenzbereich 
fallen können.

Kai Klaas

Autor: max (Gast)
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7805 rauschen schon recht stark.
Im Horowitz ist (etwa) eine Schaltung wie im Anhang.

Würde die Filter-Schaltung außerhalb einer Blechbüchse anbringen und mit 
Duko die Spannung hineinführen.

(Ich habe einmal einen 1Mhz Schmalbandverstärker für 1uV auf diese Weise 
gebaut.)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Die Unterdrückung der Harmonischen von 1kHz des Gleichrichterbrummens
>ist da schon kritischer. Wenn du bei 1kHz vor dem ersten
>Spannnungsregler sagen wir mal 10mVeff Brumm hast und diese zu 60dB
>unterdrückt werden, hast du am Ausgang rund 10µVeff. Am Ausgang des
>zweiten Spannungsregler sind das aber immer noch 10nVeff. Mit dem RC
>Glied sind das dann rund 200pVeff.

Ich sehe gerade, ich habe ja die 90dB Betriebsspannungsunterdrückung vom 
OPamp noch vergessen. Also, auch dort überhaupt kein Problem!

Man sollte eben nicht zwei Sachen zugleich machen...

Kai Klaas

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Autor Max

Genau die von dir gezeigte Schaltung hatte ich oben beschrieben.
In abgewandelter Form findet man sowas auch in Spektrumanalyzer zur 
Versorgung der Yig Treiberstufe.

Ralph Berres

Autor: Beni (Gast)
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Super, vielen Dank, das hat mir schon geholfen!

Ein fertiges Gerät möchte ich nicht kaufen. Da weiß man immer nicht 
genau, was es wirklich macht. Ich hatte schon so einige böse 
Überraschungen deswegen.

Stimmt, die Messfrequenz beträgt nicht genau 1kHz. Mit der Frequenz wird 
immer etwas rumgespielt, bis eine saubere Messung raus kommt.

Der Aufbau sieht dann also wie folgt aus:

15 V Eingang - C(Keramik) - Spule - C(Tantal+Keramik) - rauscharmer 12 V 
Linearregler von Linear - C(Keramik) - R - C(Tantal) - C(Keramik) direkt 
an den OpAmps

Müsste doch so ganz gut gehen oder gibt es Einwände?

Autor: ... (Gast)
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Ich wuerde mir die +-15V sparen, die bringen hier wenig, solange man 
OpAmps findet die's auch mit +-5V tun.

Autor: Marcus3967 (Gast)
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Autor: OlliW (Gast)
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IMHO hat Anja das Vernünftigste & Einfachste gesagt. :)

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Marcus3967 schrieb:
> http://www.diodes.com/_files/products_appnote_pdfs...

Bisserl aufwändig. Ob man das noch vereinfachen kann, ohne große 
Verluste?

Autor: Walt Jung (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Marcus3967 schrieb:
>
>> http://www.diodes.com/_files/products_appnote_pdfs...
>
>
>
> Bisserl aufwändig. Ob man das noch vereinfachen kann, ohne große
>
> Verluste?


Nun, die Appnote ist halt fast exakt vom Jung2000 Super Regulator 
abgekupfert.

so what...

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Mag ja für einen YIG sinnvoll sein, aber für normale Schaltungen viel zu 
aufwändig. Allein schon 3x 100uF nur so fürs Frequenzshaping.

Mir scheint das Spektrum auch geschönt, weil ein 100u Kondi am Ausgang 
ziemlich drücken würde. Ob da wohl ein besonders schlechter für den 
LM317 benutzt wurde? Tantal oder OS-CON wäre sicherlich angebracht.


Ich such noch was für meine PLL. Na mal sehen, was wieviel bringt. Der 
LP2950 ist ja nicht so der Hit, aber auch nicht wirklich schlecht.

Autor: Walt Jung (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> aber für normale Schaltungen viel zu
>
> aufwändig.

Ist ja auch nicht für normale Schaltungen gedacht.
War auch nie so geplant.



> Allein schon 3x 100uF nur so fürs Frequenzshaping

Der sinn der 3 100uF ist etwas weitergehend als simples 
Freqeunzschablonieren, schau es Dir nochmals in Ruhe an.

Oder lies in Walt Jungs Ausführungen nach.

Autor: Marcus S. (marcus3967)
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hmmm, vielleicht dann nicht die versorgung, sondern dafür den
verstärker rauscharm auslegen. wie wär's damit:
http://server.elektro.dtu.dk/ftp/database/Data_CDs...

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Walt Jung schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> aber für normale Schaltungen viel zu
>>
>> aufwändig.
>
> Ist ja auch nicht für normale Schaltungen gedacht.
> War auch nie so geplant.
>
>
>
>> Allein schon 3x 100uF nur so fürs Frequenzshaping
>
> Der sinn der 3 100uF ist etwas weitergehend als simples
> Freqeunzschablonieren, schau es Dir nochmals in Ruhe an.

Mag sein. Es ist schlicht zu aufwändig!


>
> Oder lies in Walt Jungs Ausführungen nach.

Die habe ich mir in den letzten Jahren zweimal reingezogen. Irgendwie 
ist der nicht mein Typ. Verstehe nur Bahnhof in dem verworrenen Zeug.


Ich habe mal gelernt, daß Zenerdioden gerade im Knie wie blöde rauschen. 
Wäre es dann nicht sinnvoller eine LED zu nehmen, wenn der 
Stromverbrauch akzeptabel ist? Gesehen habe ich das schon öfters.

Genaugenommen werden ZD auch genauso als Rauschgeneratoren mißbraucht.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Marcus S. schrieb:
> hmmm, vielleicht dann nicht die versorgung, sondern dafür den
> verstärker rauscharm auslegen. wie wär's damit:
> 
http://server.elektro.dtu.dk/ftp/database/Data_CDs...


Hm. Du weißt offensichtlich schlicht und ergreifend gar nicht was du 
wirklich brauchst??

Autor: Marcus S. (marcus3967)
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Abdul K. schrieb:
> Marcus S. schrieb:
>> hmmm, vielleicht dann nicht die versorgung, sondern dafür den
>> verstärker rauscharm auslegen. wie wär's damit:
>>
> 
http://server.elektro.dtu.dk/ftp/database/Data_CDs...
>
>
> Hm. Du weißt offensichtlich schlicht und ergreifend gar nicht was du
> wirklich brauchst??

ich brauch gar nix. nur beni braucht
"ich entwickle gerade einen Verstärker für sehr kleine Eingangssignale
und möchte diese möglichst rauschfrei verstärken."

und mit der schaltung aus der appnote oben kann man nun mal
rauschfrei verstärken...

Autor: ... (Gast)
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>Ich such noch was für meine PLL. Na mal sehen, was wieviel bringt. Der
LP2950 ist ja nicht so der Hit, aber auch nicht wirklich schlecht.

Gemaess beiliegendem Datenblatt betraegt die daempfung bei etwas 
oberhalb 1kHz um die 60dB, was 0.001 entspricht. Also aus 10mV Rippel am 
Eingang wird noch 10uV am Ausgang. So schlecht ist das nun auch wieder 
nicht.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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... schrieb:
>>Ich such noch was für meine PLL. Na mal sehen, was wieviel bringt. Der
> LP2950 ist ja nicht so der Hit, aber auch nicht wirklich schlecht.
>
> Gemaess beiliegendem Datenblatt betraegt die daempfung bei etwas
> oberhalb 1kHz um die 60dB, was 0.001 entspricht. Also aus 10mV Rippel am
> Eingang wird noch 10uV am Ausgang. So schlecht ist das nun auch wieder
> nicht.

Der Trick ist eben, die PLL gleich entsprechend hoch anzusetzen. Ich 
bewege mich bei ca. 50KHz und dort ist der LM317 sowieso jenseits seiner 
Regelschleife und nur noch der Kondi zählt. Der LM317 oder sonstwer 
steuert dort also nur noch die Spannungslage.
Beim LP2950 wirds ähnlich sein. Müßte das DB nochmals bemühen. Hatte den 
eben gerade da, weil er eh ansonsten zu den netten Typen gehört. Dazu 
ein OS-CON und die Sache paßt.


Das Thema scheint aber nirgends abschließend behandelt worden zu sein.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Marcus S. schrieb:
>> Hm. Du weißt offensichtlich schlicht und ergreifend gar nicht was du
>> wirklich brauchst??
>
> ich brauch gar nix. nur beni braucht
> "ich entwickle gerade einen Verstärker für sehr kleine Eingangssignale
> und möchte diese möglichst rauschfrei verstärken."
>
> und mit der schaltung aus der appnote oben kann man nun mal
> rauschfrei verstärken...

So erstmal Quatsch, auch wenn du nicht Beni bist. Erstmal brauch man die 
Quellenimpedanz!

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Beni,

> ich entwickle gerade einen Verstärker für sehr kleine Eingangssignale
> und möchte diese möglichst rauschfrei verstärken.
> Die Schaltung benötigt eine symmetrische Versorgung von +/- 12 V, zur
> Verfügung stehen mir geregelte +/- 15 V. Die Verstärker benötigt etwa
> 5mA Strom.
>
> Um eine möglichst saubere Versorgungsspannung zu erhalten habe ich mir
> folgenden Aufbau überlegt:
>
> 15 V -> Kondensator -> Spule -> Kondensator -> Linearregler ->
> Kondensator -> Spule -> Kondensator

Die Spannungsversorgung dürfte aufgrund der Gleichtaktunterdrückung des 
OPV das geringere Problem sein.

Eine Standardkonfiguration ist
- eine durchgehende Massefläche  (verhindert induktive Spannungsabfälle
  auf der Masse)
- 100µF Elko || 100nF Keramik am Eingang der Spannungsregler
- 100µF Elko || 100nF Keramik am Ausgang der Spannungsregler
- jeweils 100nF (Keramik) gegen Masse an jedem OPV

Der Linearregler dämpft vor allem die Brummspannung, die 100nF filtern 
die HF-Signale bis etwa 100MHz aus der Versorgungsspannung heraus.

Du kannst auch in der Spannungsversorgung nochmal 30...100 Ohm in Serie 
zum OPV schalten und zusätzlich zu den 100nF an jedem OPV einen Elko 
setzen (Tiefpaßfilterung der Versorgungsspannung). Beachte, daß dann die 
Versorgungsspannung der OPV entsprechend ihrem Stromverbrauch sinkt.

> Für die Masse ist keine Filterung vorgesehen. Ist das schlecht?
Der Massestrom ist die Summe der Ströme von +Vcc und -Vcc; er sollte 
also schon gefiltert sein.

> Ist dieser Aufbau so sinnvoll oder ist eine andere Beschaltung besser
> geeignet?
Die Spannungsversorgung ist wahrscheinlich das kleinere Problem, eher 
schon die Leitungsführung des Meßsignals und die Auswahl des 
Verstärkers.

Wenn Du sehr hohe Anforderungen an die Konstanz der Spannungsversorgung 
stellst, kannst Du überlegen, sie auch mit einem als Tiefpaß 
geschalteten OPV zu erzeugen. Durch die starke Rückkopplung (geringer 
Innenwiderstand des OPV-Ausgangs) dürfte die Spannung dann besonders 
stabil sein. Du kannst ja auf dem Board beide Möglichkeiten vorsehen 
(umsteckbar mit Jumpern); das mache ich gerne, wenn ich mir unschlüssig 
bin.

Leider wissen wir nur sehr wenig über das zu messende Signal.


Gruß,
  Michael

Autor: Ulrich (Gast)
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Die meisten Verstärker haben auch bei 1 kHz noch eine gute 
Versorgungsspannungsunterdrückung. So super rauscharm muß die Versorgung 
also nicht sein.

+-12 V sind vermutlich etwas hoch, denn ein Rauscharmer Verstärker 
braucht Prinzipbedingt realtiv viel Strom.  3 OPs mit 5 mA, paßte da 
eher nicht zu. Die wirlich rauscharmen Typen brauchen jeweils ca. 5-10 
mA.
Ein Instrumentenverstärker aus 3 OPs ist auch nicht Optimal vom Rauschen 
her. Da könnte es eventuell auch ein Aufbau mit einem LM194 
(Transistor-paar) in Frage kommen. Es hängt aber von der Signalquelle 
ab.

Bei einer wirklich niederohmigen Quelle ist auch ein Transformator am 
Eingang nicht zu unterschätzen.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Beni,

> ich entwickle gerade einen Verstärker für sehr kleine Eingangssignale
> und möchte diese möglichst rauschfrei verstärken.
Beachte außer den Hinweisen zur Spannungsversorgung und zum Verstärker 
auch die Rauschanpassung.

Gruß,
 Michael

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Viel Halbwissen hier...

Grundsätzlich würde ich die LDO Variante + RC-Glied am OPV verwenden.
Alleine RC-Glied + PSRR sollte reichen, aber wenn es tatsächlich um 
nV-Signale geht, machen wir es lieber ganz genau.

Das kann man doch alles ganz einfach ausrechnen:
- LDO noise (LT1761 & LT1964) worst case: 2uV/sqrt(Hz)
- RC-Glied 100R / 10uF mit fg ~ 160Hz, Dämpfung bei 1kHz ca. 10dB
- PSSR des LT1028 bei 90kHz: 90dB

Noise V+ & V-:
2uV/sqrt(Hz) -10dB -90dB => 0.02nV/sqrt(Hz)

Das Rauschen von V+ und V- sind unkorreliert => +3dB
=> Gesamtrauschen am Eingang EINES OPV durch Spannungsversorgung:
0.02nV/sqrt(Hz) +3dB => ~0.03nV/sqrt(Hz)

=> vernachlässigbar iV zum Eingangsrauschen von ~1nV

Die Probleme werden nicht von der Versorgungsspannung kommen, deswegen 
beachten:
- Layout (Guardrings etc, da gib's ne gute alte Analog Devices App-Note)
- Serielle Eingangswiderstände beachten: 1k rauscht zB mit 
0.12nV/sqrt(Hz) bei Raumtemperatur (Trotzdem würde ich einen 
niederohmigen Bandpass am Eingang empfehlen)
- Quellimpedanz? Die 1pA/sqrt(Hz) sind nicht ganz wenig. Und der 
parallele Eingangswiderstand im Verhältnis zur Quellimpedanz muss 
wegenvEingangsrauschen beachtet werden (Bei geringer Quellimpedanz kann 
zB der Widerstand eines RC-Hochpasses recht hoch sein).

... und noch vieles mehr!

Autor: Ulrich (Gast)
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@ X- Rocka:
Es muß schon ziehmlich kalt sein, damit 1 K nur 0.12nV/sqrt(Hz) an 
Rauschen bringt. Bei normaler Raumtemperatur ist es mehr in der 
Größenordnung 3 nV/sqrt(Hz).

Ein Widerstand parallel zum Eingang ist nur für die HF-mäßige 
Impedanzanpassung gegen Leitungsreflexionen gut. Rauschmäßig wird es 
dadurch normal nur schlechter.

Der Filter am Eingang sollte mehr ein LC Filter sein, wegen weniger 
Rauschen. Ggf. mit Widerstand parallel zur Induktivität als Dämpfung.

Guardringe wird man bei niedrigen Eingangswiderständen nicht brauchen. 
Wenn die Widerstände nicht so niederohmig sind, dann sollte man eher auf 
JFET OPs oder diskrete JFETs als Verstärker zurückgreifen.

Autor: Beni (Gast)
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Danke für eure Hilfe!
Hat mir auf jeden Fall weiter geholfen und meine Vermutungen bestätigt.

Die Spannungsversorgung wird nun durch LDO samt C-Beschaltung und 
nachgeschaltetem RC-Filter realisiert.
Der Jung Regulator sieht interessant aus, ist aber zu aufwändig. Ich 
werde ihn mir aber für zukünftige Projekte merken!

Die Impedanz der Signalquelle ist sehr gering, es sind nur etwa 20 Ohm.
Gibt es da geeignetere Instrumentenverstärker-Schaltungen, als die 3 
OpAmp Variante?

Bei der Stromaufnahme des Verstärkers fehlt eine Zahl: Sollte 25 mA 
heißen ;)

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Das Maß der Dinge ist erstmal der LT1028. Anhand der Quellenimpedanz 
kannst du den passenden OpAmp auswählen. Wenn du mehr Aufwand treiben 
willst, dann diskrete Vorstufe mit LM194, MAT04 und wie die alle heißen. 
Sind aber alle auf der Abschußliste der Abkündigungen!
Man kann auch zwei getrennte Transistoren nehmen, dann wirds aber 
schwierig mit Vorselektion.
Falls du keine Gleichspannungsübertragung benötigst, ist die erste Stufe 
oftmals ein Trafo, da der praktisch rauschfrei die Impedanz anpassen 
kann.

Keiner weiß hier was der Einsatz sein wird. Elementarphysik oder 
Massenanwendung...

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Ulrich schrieb:
> @ X- Rocka:
> Es muß schon ziehmlich kalt sein, damit 1 K nur 0.12nV/sqrt(Hz) an
> Rauschen bringt. Bei normaler Raumtemperatur ist es mehr in der
> Größenordnung 3 nV/sqrt(Hz).

Gut Güte, wie PEINLICH!
Du hast recht, und mir kam's auch viel zu wenig vor - ich habe nämlich 
den Widerstandswert in der Formel vergessen...
Da reißt man mal das Maul auf...

Bei Raumtemperatur sind's bei 1kR ca 4nV/sqrt(Hz)!

Wenn er einen Hochpass am Eingang benötigt, braucht er schon einen 
Parallelwiderstand, und dann ist spielt die Quellimpedanz fürs Rauschen 
die wichtige Rolle, wie hoch das R sein darf:
bei Quellimpedanz -> 0 darf
Rin -> sehr, sehr hoch (begrenzt durch Ibias etc des OPV).

Und für HF können wir ja gerne ne AC-Terminierung einbauen...

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Abdul K. schrieb:

> Keiner weiß hier was der Einsatz sein wird. Elementarphysik oder
> Massenanwendung...

Gute Frage!

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Wenn er einen Hochpass am Eingang benötigt, braucht er schon einen
>Parallelwiderstand, und dann ist spielt die Quellimpedanz fürs Rauschen
>die wichtige Rolle, wie hoch das R sein darf:

Ich denke auch, daß die Versorgungsspanung sein geringstes Problem 
ist...

Kai Klaas

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